Puits creuséEdit
Jusqu’à ces derniers siècles, tous les puits artificiels étaient des puits creusés à la main sans pompe, plus ou moins sophistiqués, et ils restent une source très importante d’eau potable dans certaines régions rurales en développement où ils sont couramment creusés et utilisés aujourd’hui. Leur caractère indispensable a produit un certain nombre de références littéraires, littérales et figuratives, à leur sujet, y compris la référence à l’incident de Jésus rencontrant une femme au puits de Jacob (Jean 4:6) dans la bible et la comptine « Ding Dong Bell » à propos d’un chat dans un puits.
Les puits creusés à la main sont des excavations avec des diamètres suffisamment grands pour accueillir une ou plusieurs personnes avec des pelles creusant jusqu’en dessous de la nappe phréatique. L’excavation est étayée horizontalement pour éviter les glissements de terrain ou l’érosion mettant en danger les personnes qui creusent. Les puits peuvent être revêtus de pierres ou de briques ; en prolongeant ce revêtement au-dessus de la surface du sol pour former un mur autour du puits, on réduit à la fois la contamination et les blessures dues à une chute dans le puits. Une méthode plus moderne appelée caisson utilise des anneaux de puits préfabriqués en béton armé ou en béton ordinaire qui sont descendus dans le trou. Une équipe de creuseurs de puits creuse sous un anneau de coupe et la colonne de puits s’enfonce lentement dans l’aquifère, tout en protégeant l’équipe de l’effondrement du puits de forage.
Les puits creusés à la main sont peu coûteux et de faible technicité (par rapport au forage) car ils utilisent principalement le travail manuel pour accéder aux eaux souterraines dans les zones rurales des pays en développement. Ils peuvent être construits avec un haut degré de participation communautaire, ou par des entrepreneurs locaux spécialisés dans les puits creusés à la main. Ils ont été creusés avec succès jusqu’à 60 mètres (200 pieds). Ils ont de faibles coûts d’exploitation et d’entretien, en partie parce que l’eau peut être extraite à la main, sans pompe. L’eau provient souvent d’un aquifère ou d’une nappe phréatique et peut être facilement approfondie, ce qui peut être nécessaire si le niveau de la nappe phréatique baisse, en télescopant le revêtement plus loin dans l’aquifère. Le rendement des puits creusés à la main existants peut être amélioré en approfondissant ou en introduisant des tunnels verticaux ou des tuyaux perforés.
Les inconvénients des puits creusés à la main sont nombreux. Il peut être peu pratique de creuser des puits à la main dans les zones où la roche dure est présente, et ils peuvent prendre beaucoup de temps à creuser et à tuber, même dans les zones favorables. Comme ils exploitent des aquifères peu profonds, le puits peut être sensible aux fluctuations de rendement et à une éventuelle contamination par les eaux de surface, y compris les eaux usées. La construction de puits creusés à la main nécessite généralement l’utilisation d’une équipe de construction bien formée, et l’investissement en équipements tels que les moules à béton, les équipements de levage lourds, le coffrage du puits, les pompes d’assèchement motorisées et le carburant peut être important pour les habitants des pays en développement. La construction de puits creusés à la main peut être dangereuse en raison de l’effondrement du puits de forage, de la chute d’objets et de l’asphyxie, notamment à cause des gaz d’échappement des pompes d’assèchement.
Le Woodingdean Water Well, creusé à la main entre 1858 et 1862, est le puits creusé à la main le plus profond, avec 392 mètres (1 285 pieds). Le Big Well de Greensburg, au Kansas, est présenté comme le plus grand puits creusé à la main au monde, avec une profondeur de 33 mètres et un diamètre de 9,8 mètres. Cependant, le puits de Joseph dans la citadelle du Caire, d’une profondeur de 280 pieds (85 m), et le Pozzo di S. Patrizio (puits de Saint-Patrick) construit en 1527 à Orvieto, en Italie, d’une profondeur de 61 mètres (200 pieds) et d’une largeur de 13 mètres (43 pieds), sont tous deux plus grands en volume.
Puits creusésEdit
Les puits creusés peuvent être très simplement créés dans un matériau non consolidé avec une structure de puits, qui consiste en une pointe d’entraînement durcie et un écran (tuyau perforé). Le point est simplement martelé dans le sol, généralement avec un trépied et un conducteur, avec des sections de tuyau ajoutées selon les besoins. L’enfonceur est un tuyau lesté qui glisse sur le tuyau en cours d’enfoncement et sur lequel on fait tomber plusieurs fois le tuyau. Lorsque de l’eau souterraine est rencontrée, le puits est lavé des sédiments et une pompe est installée.
Puits forésEdit
Les puits forés sont généralement créés à l’aide de machines de forage de style rotatif à tête supérieure, rotatif sur table ou à câble, qui utilisent toutes des tiges de forage qui sont tournées pour créer une action de coupe dans la formation, d’où le terme forage.
Les puits forés peuvent être excavés par des méthodes simples de forage à la main (tarière, sludging, jetting, driving, percussion manuelle) ou par des machines de forage (rotatives, percussion, marteau fond de trou). La méthode de forage rotatif en roche profonde est la plus courante. Le rotatif peut être utilisé dans 90% des types de formation.
Les puits forés peuvent obtenir de l’eau à un niveau beaucoup plus profond que les puits creusés – souvent jusqu’à plusieurs centaines de mètres.
Les puits forés avec des pompes électriques sont utilisés dans le monde entier, généralement dans les zones rurales ou peu peuplées, bien que de nombreuses zones urbaines soient alimentées en partie par des puits municipaux. La plupart des machines de forage de puits peu profonds sont montées sur de grands camions, des remorques ou des chariots de véhicules à chenilles. Les puits d’eau ont généralement une profondeur de 3 à 18 mètres (10-60 pieds), mais dans certaines régions, ils peuvent aller à plus de 900 mètres (3 000 pieds).
Les machines de forage rotatif utilisent une colonne de forage en acier segmentée, généralement composée de sections de 6 m (20 ft) de tubes en acier galvanisé qui sont enfilées ensemble, avec un trépan ou un autre dispositif de forage à l’extrémité inférieure. Certaines machines de forage rotatif sont conçues pour installer (par enfoncement ou forage) un tubage en acier dans le puits en même temps que le forage proprement dit. De l’air et/ou de l’eau sont utilisés comme fluide de circulation pour déplacer les déblais et refroidir les trépans pendant le forage. Une autre forme de forage rotatif, appelée forage rotatif à boue, utilise une boue ou un fluide de forage spécialement conçu, qui est constamment modifié pendant le forage afin de créer une pression hydraulique suffisante pour maintenir les parois latérales du trou de forage ouvertes, indépendamment de la présence d’un tubage dans le puits. Généralement, les trous de forage forés dans la roche solide ne sont pas tubés avant la fin du processus de forage, quelle que soit la machinerie utilisée.
La plus ancienne forme de machinerie de forage est l’outil à câble, encore utilisé aujourd’hui. Conçu spécifiquement pour soulever et abaisser un trépan dans le trou de forage, le spudding de la foreuse entraîne le soulèvement et la chute du trépan sur le fond du trou, et la conception du câble entraîne la torsion du trépan à environ 1⁄4 tour par chute, créant ainsi une action de forage. Contrairement au forage rotatif, le forage à l’aide d’un outil à câble nécessite l’arrêt de l’action de forage afin que le trou de forage puisse être écopé ou vidé des débris de forage.
Les puits forés sont généralement tubés avec un tuyau fabriqué en usine, généralement en acier (dans le forage rotatif à air ou à l’aide d’un outil à câble) ou en plastique/PVC (dans les puits rotatifs à boue, également présent dans les puits forés dans la roche solide). Le tubage est construit en soudant, chimiquement ou thermiquement, des segments de tubage ensemble. Si le tubage est installé pendant le forage, la plupart des foreuses enfoncent le tubage dans le sol au fur et à mesure de l’avancement du trou de forage, tandis que certaines machines plus récentes permettent en fait de faire tourner le tubage et de le forer dans la formation de la même manière que le trépan qui avance juste en dessous. Le PVC ou le plastique est généralement soudé puis descendu dans le puits foré, empilé verticalement avec ses extrémités emboîtées et collées ou cannelées ensemble. Les sections de tubage ont généralement une longueur de 6 mètres (20 pieds) ou plus, et un diamètre de 6 à 12 pouces (15 à 30 cm), selon l’utilisation prévue du puits et les conditions locales des eaux souterraines.
La contamination de surface des puits aux États-Unis est généralement contrôlée par l’utilisation d’un joint de surface. Un grand trou est foré jusqu’à une profondeur prédéterminée ou jusqu’à une formation de confinement (argile ou roche-mère, par exemple), puis un plus petit trou pour le puits est complété à partir de ce point. Le puits est généralement tubé depuis la surface jusqu’au trou le plus petit avec un tubage de même diamètre que ce trou. L’espace annulaire entre le grand trou de forage et le petit tubage est rempli d’argile bentonite, de béton ou d’un autre matériau d’étanchéité. Cela crée un joint imperméable entre la surface et la couche de confinement suivante qui empêche les contaminants de se déplacer le long des parois extérieures du tubage ou du trou de forage et de pénétrer dans l’aquifère. En outre, les puits sont généralement recouverts soit d’un capuchon de puits construit, soit d’un joint qui permet d’évacuer l’air dans le puits à travers une grille, mais qui empêche les insectes, les petits animaux et les personnes non autorisées d’accéder au puits.
Au fond des puits, en fonction de la formation, un dispositif de tamisage, un pack de filtres, un tubage à fentes ou un trou de forage ouvert est laissé pour permettre l’écoulement de l’eau dans le puits. Les grilles construites sont généralement utilisées dans les formations non consolidées (sables, graviers, etc.), permettant à l’eau et à un pourcentage de la formation de passer à travers la grille. Le fait de laisser passer une partie des matériaux crée un filtre de grande surface à partir du reste de la formation, car la quantité de matériaux présents pour passer dans le puits diminue lentement et est éliminée du puits. Les puits rocheux sont généralement équipés d’un tubage en PVC et d’une grille ou d’un tubage à fentes au fond, ce qui permet d’empêcher les roches de pénétrer dans la pompe. Certains puits utilisent une méthode de filtration par packs, dans laquelle une crépine ou un tubage à fentes sous-dimensionnés sont placés à l’intérieur du puits et un milieu filtrant est placé autour de la crépine, entre la crépine et le trou de forage ou le tubage. Cela permet de filtrer l’eau des matériaux indésirables avant de pénétrer dans le puits et la zone de pompage.
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Système automatisé de puits d’eau alimenté par une pompe à jet.pompe
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Un système de puits d’eau automatisé alimenté par une pompe submersible
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Un système de puits d’eau avec une citerne
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Système de puits d’eau avec une citerne pressurisée
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Section d’un puits grillagé en acier inoxydable
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